La modulación de amplitud inducida por la respiración de las señales de la fuerza cardiográfica
Autores: Centracchio, Jessica; Andreozzi, Emilio; Esposito, Daniele; Gargiulo, Gaetano D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
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Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La Forcecardiografía (FCG) es una técnica novedosa que registra las débiles fuerzas inducidas en la pared torácica por la actividad cardio-respiratoria, utilizando sensores de fuerza específicos. Los sensores FCG cuentan con un amplio rango de frecuencia, lo que nos permite capturar la respiración, el movimiento de la pared cardíaca, la apertura y cierre de las válvulas cardíacas (similar al Seismocardiograma, SCG) y los sonidos cardíacos, todo simultáneamente desde un único punto de contacto en el pecho. Como resultado, las señales crudas de los sensores FCG exhiben un gran componente relacionado con la actividad respiratoria, denominado Forcerespirograma (FRG), con un componente mucho más pequeño, superpuesto, relacionado con la actividad cardíaca (el FCG real) que contiene tanto vibraciones infrasónicas, denominadas LF-FCG y HF-FCG, como sonidos cardíacos. Aunque la respiración puede ser monitoreada fácilmente extrayendo el componente de muy baja frecuencia de la señal cruda de FCG (FRG), se ha observado que la actividad respiratoria también influye en otros componentes de FCG, causando principalmente modulaciones de amplitud (AM). Este estudio preliminar tuvo como objetivo evaluar la consistencia de las modulaciones de amplitud de las señales LF-FCG y HF-FCG dentro del ciclo respiratorio. Se realizó un análisis retrospectivo de las señales FCG adquiridas en un estudio previo con seis sujetos sanos en reposo, durante la respiración tranquila. Para este fin, las AM de LF-FCG y HF-FCG fueron extraídas primero mediante una operación de envolvente lineal (LE), consistente en rectificación seguida de filtrado pasa bajo; luego, los picos inspiratorios fueron localizados tanto en la LE de LF-FCG y HF-FCG, como en la señal respiratoria de referencia (FRG). Finalmente, los intervalos entre respiraciones fueron extraídos de los picos inspiratorios obtenidos, y analizados posteriormente mediante análisis estadísticos. Las AM de HF-FCG mostraron una mayor consistencia dentro del ciclo respiratorio, en comparación con LF-FCG. De hecho, los picos inspiratorios fueron reconocidos con una sensibilidad y valor predictivo positivo (VPP) superiores al 99% en la LE de HF-FCG, y con una sensibilidad y VPP de 96.7% y 92.6%, respectivamente, en la LE de LF-FCG. Además, los intervalos entre respiraciones estimados a partir de HF-FCG obtuvieron un valor R superior (0.95 vs. 0.86) y límites de acuerdo más bajos (+/- 0.710 s vs. +/-1.34 s) en comparación con LF-FCG, considerando aquellos extraídos del FRG como referencia. Los resultados obtenidos son consistentes con los observados en estudios previos sobre SCG. Se discutió una posible explicación de estos resultados. Sin embargo, los resultados preliminares obtenidos en este estudio deben ser confirmados en una cohorte más grande de sujetos y en diferentes condiciones experimentales.
Descripción
La Forcecardiografía (FCG) es una técnica novedosa que registra las débiles fuerzas inducidas en la pared torácica por la actividad cardio-respiratoria, utilizando sensores de fuerza específicos. Los sensores FCG cuentan con un amplio rango de frecuencia, lo que nos permite capturar la respiración, el movimiento de la pared cardíaca, la apertura y cierre de las válvulas cardíacas (similar al Seismocardiograma, SCG) y los sonidos cardíacos, todo simultáneamente desde un único punto de contacto en el pecho. Como resultado, las señales crudas de los sensores FCG exhiben un gran componente relacionado con la actividad respiratoria, denominado Forcerespirograma (FRG), con un componente mucho más pequeño, superpuesto, relacionado con la actividad cardíaca (el FCG real) que contiene tanto vibraciones infrasónicas, denominadas LF-FCG y HF-FCG, como sonidos cardíacos. Aunque la respiración puede ser monitoreada fácilmente extrayendo el componente de muy baja frecuencia de la señal cruda de FCG (FRG), se ha observado que la actividad respiratoria también influye en otros componentes de FCG, causando principalmente modulaciones de amplitud (AM). Este estudio preliminar tuvo como objetivo evaluar la consistencia de las modulaciones de amplitud de las señales LF-FCG y HF-FCG dentro del ciclo respiratorio. Se realizó un análisis retrospectivo de las señales FCG adquiridas en un estudio previo con seis sujetos sanos en reposo, durante la respiración tranquila. Para este fin, las AM de LF-FCG y HF-FCG fueron extraídas primero mediante una operación de envolvente lineal (LE), consistente en rectificación seguida de filtrado pasa bajo; luego, los picos inspiratorios fueron localizados tanto en la LE de LF-FCG y HF-FCG, como en la señal respiratoria de referencia (FRG). Finalmente, los intervalos entre respiraciones fueron extraídos de los picos inspiratorios obtenidos, y analizados posteriormente mediante análisis estadísticos. Las AM de HF-FCG mostraron una mayor consistencia dentro del ciclo respiratorio, en comparación con LF-FCG. De hecho, los picos inspiratorios fueron reconocidos con una sensibilidad y valor predictivo positivo (VPP) superiores al 99% en la LE de HF-FCG, y con una sensibilidad y VPP de 96.7% y 92.6%, respectivamente, en la LE de LF-FCG. Además, los intervalos entre respiraciones estimados a partir de HF-FCG obtuvieron un valor R superior (0.95 vs. 0.86) y límites de acuerdo más bajos (+/- 0.710 s vs. +/-1.34 s) en comparación con LF-FCG, considerando aquellos extraídos del FRG como referencia. Los resultados obtenidos son consistentes con los observados en estudios previos sobre SCG. Se discutió una posible explicación de estos resultados. Sin embargo, los resultados preliminares obtenidos en este estudio deben ser confirmados en una cohorte más grande de sujetos y en diferentes condiciones experimentales.